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反射（reflection）是在 Java 出現(xiàn)后迅速流行起來的一種概念，通過反射可以獲取豐富的類型信息，并可以利用這些類型信息做非常靈活的工作。
大多數(shù)現(xiàn)代的高級語言都以各種形式支持反射功能，反射是把雙刃劍，功能強大但代碼可讀性并不理想，若非必要并不推薦使用反射。
下面我們就來將介紹一下反射在Go語言中的具體體現(xiàn)以及反射的基本使用方法。
反射的基本概念
Go語言提供了一種機制在運行時更新和檢查變量的值、調(diào)用變量的方法和變量支持的內(nèi)在操作，但是在編譯時并不知道這些變量的具體類型，這種機制被稱為反射。反射也可以讓我們將類型本身作為第一類的值類型處理。
反射是指在程序運行期對程序本身進行訪問和修改的能力，程序在編譯時變量被轉(zhuǎn)換為內(nèi)存地址，變量名不會被編譯器寫入到可執(zhí)行部分，在運行程序時程序無法獲取自身的信息。
支持反射的語言可以在程序編譯期將變量的反射信息，如字段名稱、類型信息、結(jié)構(gòu)體信息等整合到可執(zhí)行文件中，并給程序提供接口訪問反射信息，這樣就可以在程序運行期獲取類型的反射信息，并且有能力修改它們。
C/ C++語言沒有支持反射功能，只能通過 typeid 提供非常弱化的程序運行時類型信息；Java、 C# 等語言都支持完整的反射功能；Lua、 JavaScript 類動態(tài)語言，由于其本身的語法特性就可以讓代碼在運行期訪問程序自身的值和類型信息，因此不需要反射系統(tǒng)。
Go語言程序的反射系統(tǒng)無法獲取到一個可執(zhí)行文件空間中或者是一個包中的所有類型信息，需要配合使用標(biāo)準(zhǔn)庫中對應(yīng)的詞法、語法解析器和抽象語法樹（AST）對源碼進行掃描后獲得這些信息。
Go語言提供了 reflect 包來訪問程序的反射信息。
reflect 包
Go語言中的反射是由 reflect 包提供支持的，它定義了兩個重要的類型 Type 和 Value 任意接口值在反射中都可以理解為由 reflect.Type 和 reflect.Value 兩部分組成，并且 reflect 包提供了 reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf 兩個函數(shù)來獲取任意對象的 Value 和 Type。
反射的類型對象（reflect.Type）
在Go語言程序中，使用 reflect.TypeOf() 函數(shù)可以獲得任意值的類型對象（reflect.Type），程序通過類型對象可以訪問任意值的類型信息，下面通過示例來理解獲取類型對象的過程：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
var a int
typeOfA := reflect.TypeOf(a)
fmt.Println(typeOfA.Name(), typeOfA.Kind())
}運行結(jié)果如下：
int int
代碼說明如下：
- 第 9 行，定義一個 int 類型的變量。
- 第 10 行，通過 reflect.TypeOf() 取得變量 a 的類型對象 typeOfA，類型為 reflect.Type()。
- 第 11 行中，通過 typeOfA 類型對象的成員函數(shù)，可以分別獲取到 typeOfA 變量的類型名為 int，種類（Kind）為 int。
反射的類型（Type）與種類（Kind）
在使用反射時，需要首先理解類型（Type）和種類（Kind）的區(qū)別。編程中，使用最多的是類型，但在反射中，當(dāng)需要區(qū)分一個大品種的類型時，就會用到種類（Kind）。例如需要統(tǒng)一判斷類型中的指針時，使用種類（Kind）信息就較為方便。
1) 反射種類（Kind）的定義
Go語言程序中的類型（Type）指的是系統(tǒng)原生數(shù)據(jù)類型，如 int、string、bool、float32 等類型，以及使用 type 關(guān)鍵字定義的類型，這些類型的名稱就是其類型本身的名稱。例如使用 type A struct{} 定義結(jié)構(gòu)體時，A 就是 struct{} 的類型。
種類（Kind）指的是對象歸屬的品種，在 reflect 包中有如下定義：
type Kind uint
const (
Invalid Kind = iota // 非法類型
Bool // 布爾型
Int // 有符號整型
Int8 // 有符號8位整型
Int16 // 有符號16位整型
Int32 // 有符號32位整型
Int64 // 有符號64位整型
Uint // 無符號整型
Uint8 // 無符號8位整型
Uint16 // 無符號16位整型
Uint32 // 無符號32位整型
Uint64 // 無符號64位整型
Uintptr // 指針
Float32 // 單精度浮點數(shù)
Float64 // 雙精度浮點數(shù)
Complex64 // 64位復(fù)數(shù)類型
Complex128 // 128位復(fù)數(shù)類型
Array // 數(shù)組
Chan // 通道
Func // 函數(shù)
Interface // 接口
Map // 映射
Ptr // 指針
Slice // 切片
String // 字符串
Struct // 結(jié)構(gòu)體
UnsafePointer // 底層指針
) Map、Slice、Chan 屬于引用類型，使用起來類似于指針，但是在種類常量定義中仍然屬于獨立的種類，不屬于 Ptr。type A struct{} 定義的結(jié)構(gòu)體屬于 Struct 種類，*A 屬于 Ptr。
2) 從類型對象中獲取類型名稱和種類
Go語言中的類型名稱對應(yīng)的反射獲取方法是 reflect.Type 中的 Name() 方法，返回表示類型名稱的字符串；類型歸屬的種類（Kind）使用的是 reflect.Type 中的 Kind() 方法，返回 reflect.Kind 類型的常量。
下面的代碼中會對常量和結(jié)構(gòu)體進行類型信息獲取。
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
// 定義一個Enum類型
type Enum int
const (
Zero Enum = 0
)
func main() {
// 聲明一個空結(jié)構(gòu)體
type cat struct {
}
// 獲取結(jié)構(gòu)體實例的反射類型對象
typeOfCat := reflect.TypeOf(cat{})
// 顯示反射類型對象的名稱和種類
fmt.Println(typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())
// 獲取Zero常量的反射類型對象
typeOfA := reflect.TypeOf(Zero)
// 顯示反射類型對象的名稱和種類
fmt.Println(typeOfA.Name(), typeOfA.Kind())
}運行結(jié)果如下：
cat struct
Enum int
代碼說明如下：
- 第 17 行，聲明結(jié)構(gòu)體類型 cat。
- 第 20 行，將 cat 實例化，并且使用 reflect.TypeOf() 獲取被實例化后的 cat 的反射類型對象。
- 第 22 行，輸出 cat 的類型名稱和種類，類型名稱就是 cat，而 cat 屬于一種結(jié)構(gòu)體種類，因此種類為 struct。
- 第 24 行，Zero 是一個 Enum 類型的常量。這個 Enum 類型在第 9 行聲明，第 12 行聲明了常量。如沒有常量也不能創(chuàng)建實例，通過 reflect.TypeOf() 直接獲取反射類型對象。
- 第 26 行，輸出 Zero 對應(yīng)的類型對象的類型名和種類。
指針與指針指向的元素
Go語言程序中對指針獲取反射對象時，可以通過 reflect.Elem() 方法獲取這個指針指向的元素類型，這個獲取過程被稱為取元素，等效于對指針類型變量做了一個
*操作，代碼如下：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
// 聲明一個空結(jié)構(gòu)體
type cat struct {
}
// 創(chuàng)建cat的實例
ins := &cat{}
// 獲取結(jié)構(gòu)體實例的反射類型對象
typeOfCat := reflect.TypeOf(ins)
// 顯示反射類型對象的名稱和種類
fmt.Printf("name:'%v' kind:'%v'\n", typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())
// 取類型的元素
typeOfCat = typeOfCat.Elem()
// 顯示反射類型對象的名稱和種類
fmt.Printf("element name: '%v', element kind: '%v'\n", typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())
}運行結(jié)果如下：
name:'' kind:'ptr'
element name: 'cat', element kind: 'struct'
代碼說明如下：
- 第 13 行，創(chuàng)建了 cat 結(jié)構(gòu)體的實例，ins 是一個 *cat 類型的指針變量。
- 第 15 行，對指針變量獲取反射類型信息。
- 第 17 行，輸出指針變量的類型名稱和種類。Go語言的反射中對所有指針變量的種類都是 Ptr，但需要注意的是，指針變量的類型名稱是空，不是 *cat。
- 第 19 行，取指針類型的元素類型，也就是 cat 類型。這個操作不可逆，不可以通過一個非指針類型獲取它的指針類型。
- 第 21 行，輸出指針變量指向元素的類型名稱和種類，得到了 cat 的類型名稱（cat）和種類（struct）。
使用反射獲取結(jié)構(gòu)體的成員類型
任意值通過 reflect.TypeOf() 獲得反射對象信息后，如果它的類型是結(jié)構(gòu)體，可以通過反射值對象 reflect.Type 的 NumField() 和 Field() 方法獲得結(jié)構(gòu)體成員的詳細信息。
與成員獲取相關(guān)的 reflect.Type 的方法如下表所示。
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| Field(i int) StructField | 根據(jù)索引返回索引對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體字段的信息，當(dāng)值不是結(jié)構(gòu)體或索引超界時發(fā)生宕機 |
| NumField() int | 返回結(jié)構(gòu)體成員字段數(shù)量，當(dāng)類型不是結(jié)構(gòu)體或索引超界時發(fā)生宕機 |
| FieldByName(name string) (StructField, bool) | 根據(jù)給定字符串返回字符串對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體字段的信息，沒有找到時 bool 返回 false，當(dāng)類型不是結(jié)構(gòu)體或索引超界時發(fā)生宕機 |
| FieldByIndex(index []int) StructField | 多層成員訪問時，根據(jù) []int 提供的每個結(jié)構(gòu)體的字段索引，返回字段的信息，沒有找到時返回零值。當(dāng)類型不是結(jié)構(gòu)體或索引超界時發(fā)生宕機 |
| FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField,bool) | 根據(jù)匹配函數(shù)匹配需要的字段，當(dāng)值不是結(jié)構(gòu)體或索引超界時發(fā)生宕機 |
1) 結(jié)構(gòu)體字段類型
reflect.Type 的 Field() 方法返回 StructField 結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)描述結(jié)構(gòu)體的成員信息，通過這個信息可以獲取成員與結(jié)構(gòu)體的關(guān)系，如偏移、索引、是否為匿名字段、結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽（StructTag）等，而且還可以通過 StructField 的 Type 字段進一步獲取結(jié)構(gòu)體成員的類型信息。
StructField 的結(jié)構(gòu)如下：
type StructField struct {
Name string // 字段名
PkgPath string // 字段路徑
Type Type // 字段反射類型對象
Tag StructTag // 字段的結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽
Offset uintptr // 字段在結(jié)構(gòu)體中的相對偏移
Index []int // Type.FieldByIndex中的返回的索引值
Anonymous bool // 是否為匿名字段
} 字段說明如下：
- Name：為字段名稱。
- PkgPath：字段在結(jié)構(gòu)體中的路徑。
- Type：字段本身的反射類型對象，類型為 reflect.Type，可以進一步獲取字段的類型信息。
- Tag：結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽，為結(jié)構(gòu)體字段標(biāo)簽的額外信息，可以單獨提取。
- Index：FieldByIndex 中的索引順序。
- Anonymous：表示該字段是否為匿名字段。
2) 獲取成員反射信息
下面代碼中，實例化一個結(jié)構(gòu)體并遍歷其結(jié)構(gòu)體成員，再通過 reflect.Type 的 FieldByName() 方法查找結(jié)構(gòu)體中指定名稱的字段，直接獲取其類型信息。
反射訪問結(jié)構(gòu)體成員類型及信息：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
// 聲明一個空結(jié)構(gòu)體
type cat struct {
Name string
// 帶有結(jié)構(gòu)體tag的字段
Type int `json:"type" id:"100"`
}
// 創(chuàng)建cat的實例
ins := cat{Name: "mimi", Type: 1}
// 獲取結(jié)構(gòu)體實例的反射類型對象
typeOfCat := reflect.TypeOf(ins)
// 遍歷結(jié)構(gòu)體所有成員
for i := 0; i < typeOfCat.NumField(); i++ {
// 獲取每個成員的結(jié)構(gòu)體字段類型
fieldType := typeOfCat.Field(i)
// 輸出成員名和tag
fmt.Printf("name: %v tag: '%v'\n", fieldType.Name, fieldType.Tag)
}
// 通過字段名, 找到字段類型信息
if catType, ok := typeOfCat.FieldByName("Type"); ok {
// 從tag中取出需要的tag
fmt.Println(catType.Tag.Get("json"), catType.Tag.Get("id"))
}
}代碼輸出如下：
name: Name tag: ''
name: Type tag: 'json:"type" id:"100"'
type 100
代碼說明如下：
- 第 10 行，聲明了帶有兩個成員的 cat 結(jié)構(gòu)體。
- 第 13 行，Type 是 cat 的一個成員，這個成員類型后面帶有一個以 ` 開始和結(jié)尾的字符串。這個字符串在Go語言中被稱為 Tag（標(biāo)簽）。一般用于給字段添加自定義信息，方便其他模塊根據(jù)信息進行不同功能的處理。
- 第 16 行，創(chuàng)建 cat 實例，并對兩個字段賦值。結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽屬于類型信息，無須且不能賦值。
- 第 18 行，獲取實例的反射類型對象。
- 第 20 行，使用 reflect.Type 類型的 NumField() 方法獲得一個結(jié)構(gòu)體類型共有多少個字段。如果類型不是結(jié)構(gòu)體，將會觸發(fā)宕機錯誤。
- 第 22 行，reflect.Type 中的 Field() 方法和 NumField 一般都是配對使用，用來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體成員的遍歷操作。
- 第 24 行，使用 reflect.Type 的 Field() 方法返回的結(jié)構(gòu)不再是 reflect.Type 而是 StructField 結(jié)構(gòu)體。
- 第 27 行，使用 reflect.Type 的 FieldByName() 根據(jù)字段名查找結(jié)構(gòu)體字段信息，catType 表示返回的結(jié)構(gòu)體字段信息，類型為 StructField，ok 表示是否找到結(jié)構(gòu)體字段的信息。
- 第 29 行中，使用 StructField 中 Tag 的 Get() 方法，根據(jù) Tag 中的名字進行信息獲取。
結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽（Struct Tag）
通過 reflect.Type 獲取結(jié)構(gòu)體成員信息 reflect.StructField 結(jié)構(gòu)中的 Tag 被稱為結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽（StructTag）。結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽是對結(jié)構(gòu)體字段的額外信息標(biāo)簽。
JSON、BSON 等格式進行序列化及對象關(guān)系映射（Object Relational Mapping，簡稱 ORM）系統(tǒng)都會用到結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽，這些系統(tǒng)使用標(biāo)簽設(shè)定字段在處理時應(yīng)該具備的特殊屬性和可能發(fā)生的行為。這些信息都是靜態(tài)的，無須實例化結(jié)構(gòu)體，可以通過反射獲取到。
1) 結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽的格式
Tag 在結(jié)構(gòu)體字段后方書寫的格式如下：
`key1:"value1" key2:"value2"`
結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽由一個或多個鍵值對組成；鍵與值使用冒號分隔，值用雙引號括起來；鍵值對之間使用一個空格分隔。
2) 從結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽中獲取值
StructTag 擁有一些方法，可以進行 Tag 信息的解析和提取，如下所示：
-
func (tag StructTag) Get(key string) string：根據(jù) Tag 中的鍵獲取對應(yīng)的值，例如`key1:"value1" key2:"value2"`的 Tag 中，可以傳入“key1”獲得“value1”。 -
func (tag StructTag) Lookup(key string) (value string, ok bool)：根據(jù) Tag 中的鍵，查詢值是否存在。
3) 結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽格式錯誤導(dǎo)致的問題
編寫 Tag 時，必須嚴(yán)格遵守鍵值對的規(guī)則。結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽的解析代碼的容錯能力很差，一旦格式寫錯，編譯和運行時都不會提示任何錯誤，示例代碼如下：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
type cat struct {
Name string
Type int `json: "type" id:"100"`
}
typeOfCat := reflect.TypeOf(cat{})
if catType, ok := typeOfCat.FieldByName("Type"); ok {
fmt.Println(catType.Tag.Get("json"))
}
}運行上面的代碼會輸出一個空字符串，并不會輸出期望的 type。
代碼第 11 行中，在 json: 和 "type" 之間增加了一個空格，這種寫法沒有遵守結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽的規(guī)則，因此無法通過 Tag.Get 獲取到正確的 json 對應(yīng)的值。這個錯誤在開發(fā)中非常容易被疏忽，造成難以察覺的錯誤。所以將第 12 行代碼修改為下面的樣子，則可以正常打印。
type cat struct {
Name string
Type int `json:"type" id:"100"`
}運行結(jié)果如下：
type
新聞標(biāo)題：創(chuàng)新互聯(lián)GO教程:Go語言反射（reflection）簡述
URL分享：http://www.fisionsoft.com.cn/article/cogpged.html
